Taller de Fisicoqumica

1. Un grupo de ingenieros est estudiando un gas XX que se utilizar como refrigerante de sistemas de aire acondicionado. El grupo ha logrado determinar el parmetro a de la

ecuacin de Van der Waals su valor es 15,8 atm.L2/mol

2. Para determinar el parmetro

b han colocado 1,32 moles de este gas en un recipiente de 5 L a 4 C y despus de va-

rias mediciones, han encontrado el valor de la presin, 4,98 atm.

Cul es valor del parmetro b.

El CO2 tiene un valor de b de 0,044. Ser el CO2 de mayor o menor volumen molecu-

lar que el gas XX?

2. Las constantes crticas para el etano son Pc = 48.20 atm y Tc = 305.4 K. determine los parmetros de Van der Waals de este gas y estime el radio de las molculas.

3. Para finalizar una reaccin qumica 10 moles de producto gaseoso (Cp=33,5J/(mol.K)) comprimido a una temperatura de 723K en un recipiente de 30L se deben enfriar a la

temperatura de 298 K. Se han propuesto los procesos esquematizados a continuacin

para conseguirlo:

P1

P2

P (atm)

30L V2

723 K

298K

V

P1

P2

P (atm)

30L V2

723 K

90K 298K

V

Proceso A Proceso B

a. Determine la P y V en cada etapa. b. En cul de los procesos el sistema realiza la menor cantidad de trabajo c. En cul de los sistemas se intercambia menor cantidad de calor

d. Determine H y U para cada proceso.

==Cp/Cv

4. . Un gas diatmico se debe comprimir hasta una presin de 20 atm. El volumen inicial del gas es de 0,5 m

3 y la temperatura 25C. Se han propuesto dos formas para lograr

esta compresin

Proceso 1: Compresin isotrmica reversible

Proceso 2: Enfriamiento isocrico a 89K seguido de compresin adiabtica has-ta 20 atm.

a. Cul ser el volumen final considerando un comportamiento ideal b. En un solo grfico P-V esquematice ambos procesos. c. Explique utilizando el grafico y realizando los clculos respectivos cul de los

procesos se desarrolla con mayor trabajo.

d. Cul de los procesos el sistema libera mayor cantidad de calor

5. En una bomba calorimtrica se colocan 0,5 g de tolueno, C7H8. Al producirse la com-bustin el calormetro tiene un incremento de temperatura de 3,64C. Si la constante

del calormetro es 5,829 kJ/C, determine lo siguiente:

a. El calor liberado en el calormetro. b. La energa interna de la reaccin (en kJ/mol) si la masa molar del tolueno es

92,13g/mol.

c. La entalpa de combustin del tolueno:

C7H8(l) + O2(g) CO2(g) + H2O(l)

d. La entalpa de formacin del tolueno si los calores de formacin del CO2 y H2O son respectivamente, 393,5 kJ/mol y 285,8 kJ/mol.

H = E + nRT

Q=CT E=q/n,

6. La cal es un material conocido desde tiempos inmemorables por el hombre. la obtencin de cal se describe del siguiente modo por Sahagn

El que trata en cal, quiebra la piedra de que hace cal y la cuece, y

despus la mata; y para cocerla, o hacerla viva junta primero toda

la piedra que es buena para hacer cal; y mtela despus en el horno,

donde la quema con harta lea, y despus que la tiene cocida o

quemada, mtala para aumentarla (Sahagn, 1989: 570).

a. Si la cal apagada (Ca(OH)2) se logra haciendo reaccionar cal viva(CaO) con agua, determine la entalpa de reaccin a partir de los calores de formacin:

0() = 635,5/

0(()2) = 985,6/

0(2) = 285,8 /

b. Si se mezclan 23g de CaO con 25 g de agua, el agua en un recipiente de paredes adiabticas, llegar a hervir el agua?

7. La ecuacin termoqumica para la disolucin del KNO3 es:

3()2 ()

+ + 3() 298

0 = 20/

Si se colocan 10 g de nitrato de potasio en un calormetro que contiene 50 g de agua a

20C cul ser la temperatura final de la mezcla considerar que la capacidad calorfica

del calormetro es 16J/C.

8. Una muestra de carbohidratos de 3 g se coloca en una bomba calorimtrica cuya cons-tante es 22kJ/mol a 25C. la muestra despende despus de la combustin 180kJ. De-

termine el calor emitido en cal/g.

9. Dadas las siguientesreacciones:

Descomposicin: 3N2H4(g) 4NH3(g) + N2(g)

Combustin: N2H4(g) + O2(g) N2(g) + 2H2O(g)

Sustancia N2(g) NH3(g) N2H4(g) H2O(g) O2(g)

Hf (kJ/mol) -46,3 95,4 -241,8

S(J/mol K) 191,5 193,0 238,5 188,7 205,0

Gf (kJ/mol) -16,4 159,4 -228,6

Para que estas reacciones se lleven a cabo, se necesitar darles constantemente calor?

a. Sern estas reacciones termodinmicamente viables? b. En cul de estas reacciones el trabajo extrable es menor?

10. Para su admisin como practicante en una industria lder en soldadura se le pide anali-zar termodinmicamente la reaccin termita:

Al(s) + Fe2O3(s) Al2O3(s) + Fe(s) Analizar los parmetros termodinmicos de esta reaccin y contesta los siguiente:

a. Se deber calentar el sistema para producir la reaccin termita? b. En esta reaccin el sistema se ordena o se desordena? c. Ser la reaccin termodinmicamente viable? d. calor?. Datos a 25C

Sustancia Al(s) Fe2O3(s) Al2O3(s) Fe(s)

Hf (kJ/mol) -822,96 -1669,8

S(J/mol K) 28,32 89,96 51 27,15

G (kJ/mol) -740,98 -1576,5

11. El aleno y propino son ismeros de frmula C3H4, presentan el siguiente equilibrio a 298K

CH2 C CH2 CH3 C CH

aleno propino Para esta reaccin se tienen los siguientes datos:

Sustancia 0(kJ/mol)

0(kJ/mol)

Aleno 192 202

Propino 185 194

Realice los clculos respectivos para determinar lo siguiente:

a. La reaccin ser exotrmica o endotrmica b. Cul es el valor de la entropa de la reaccin c. Ser la reaccin espontnea d. Cul es el valor de la constante de equilibrio Kp e. Cul es el valor de la constante de equilibrio Kc f. Si en un recipiente de 2L tenemos 0,5 moles de aleno a 298K y se produce la

reaccin, cul ser la concentracin de aleno en el equilibrio

12. En un recipiente 2L se coloca 200 g de PCl5 (208,5 g/mol) y se somete a calentamiento a 120C. Si la presin total del sistema al entrar en el equilibrio es 0,22 atm

PCl5(s) PCl3(g) + Cl2(g)

a. Cul es el valor de la constante de equilibrio b. Si la entalpa es -16kJ/mol cul ser la constante de equilibrio a 25C

13. Dado el siguiente diagrama de fases binario para el benceno y tolueno (P. eb. 110C)

Indicar en que regin encontramos el lquido, el vapor y la mezcla lquido vapor

Si tenemos una mezcla de 0,50 mol de benceno y 1,0 mol de tolueno:

a. A qu temperatura bulle la mezcla b. Cul es la composicin del vapor de la mezcla c. Cul es la composicin del lquido 100C.